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基于轨迹聚类的GNSS-IR多系统组合土壤湿度估计方法

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第1期49卷 37-46页

作者：郑南山何佳星丁锐章恒一中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 自然资源部国土环境与灾害监测重点实验室江苏徐州221116

全球导航卫星系统干涉反射测量(global navigation satellite system-interferometric reflectometry,GNSS-IR)技术能探测浅层地表的土壤湿度。针对多系统组合的土壤湿度反演问题,基于轨迹聚类方法,从全球定位系统(global positioning system,GPS)、北斗卫星导航系统(BeiDou satellite navigation system,BDS)、格洛纳斯(GLONASS)、伽利略(Galileo)导航系统的信噪比观测数据中提取多径干涉相位,利用经验模型求解轨迹聚类后的土壤湿度估计值,以加权平均方式得到系统组合后的估计结果。结果表明,BDS、Galileo反演精度相当且优于GPS、GLONASS,基于轨迹聚类的多系统组合土壤湿度估计方法的均方根误差为0.0414 cm3/cm3,相比于单系统的综合反演精度提升约16.3%,相比于单系统的最佳频段反演精度提升约5.2%,所提方法能有效监测土壤湿度的变化。

关键词：土壤湿度 GNSS-IR 信噪比多系统组合轨迹聚类

先验信息驱动的DSInSAR自适应相位优化算法

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中国矿业大学学报 2024年第2期53卷 409-420页

作者：李世金卞正富高延东张书毕郑南山张秋昭张艳锁田雨中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 中国矿业大学自然资源部国土环境与灾害监测重点实验室江苏徐州221116

相位优化是分布式散射体干涉合成孔径雷达(Distributed Scatterers Interferometric Synthetic Aperture Radar,DSInSAR)技术中提升相位信噪比的关键步骤.为了改善现有相位优化算法在矿区大梯度形变对应密集条纹处的相位信息严重损失问... 详细信息

相位优化是分布式散射体干涉合成孔径雷达(Distributed Scatterers Interferometric Synthetic Aperture Radar,DSInSAR)技术中提升相位信噪比的关键步骤.为了改善现有相位优化算法在矿区大梯度形变对应密集条纹处的相位信息严重损失问题,提出一种基于先验信息驱动的DSInSAR自适应相位优化算法.算法首先采用常规小基线集技术反演初始时序形变相位,通过时序相位预处理获取先验形变相位信息;然后将其从原始单视复数(Single Look Complex,SLC)相位中去除,获取SLC残余相位,结合相干性次幂加权策略构建残余相位优化模型,通过先验形变相位补偿,估计最终优化相位.试验结果表明:提出算法可有效兼顾大梯度形变场对应条纹密集区域的相位信息保护及噪声抑制,且有效提升了大梯度形变区域的监测点密度及监测精度,较常规优化算法具有更好的自适应效果及优化性能.

关键词： DSInSAR 相位优化先验信息矿区形变监测

南水北调中线焦作采空区地表沉降DS-InSAR监测与风险分析

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遥感学报 2024年第4期28卷 900-910页

作者：张子彦张敬凯张豪磊杜玉玲闫世勇中国矿业大学自然资源部国土环境与灾害监测重点实验室徐州221116 河南省资源环境调查五院郑州450053

南水北调中线工程是优化水资源配置和促进区域协调发展的国家战略性工程,为及时发现和评估沿线煤炭开采沉陷对南水北调中线干渠的威胁,本文基于Sentinel-1A数据和分布式散射体合成孔径雷达干涉测量(DS-InSAR)技术,通过同质像元识别和相... 详细信息

南水北调中线工程是优化水资源配置和促进区域协调发展的国家战略性工程,为及时发现和评估沿线煤炭开采沉陷对南水北调中线干渠的威胁,本文基于Sentinel-1A数据和分布式散射体合成孔径雷达干涉测量(DS-InSAR)技术,通过同质像元识别和相位优化将分布式目标融入时序InSAR处理,获取了焦作采空区2019年—2020年地表形变时空分布,在此基础上结合形变和距离要素构建了一种南水北调沿线形变风险评估指标,并依据指标实现了研究区形变风险分级。结果显示,焦作采空区内存在多个沉降盆地,其中最大沉降量达到180 mm,最大形变速率约为-125 mm/a;南水北调干渠沿线以无风险区和低风险区为主,伴随有少量中高风险区。研究表明南水北调中线干渠焦作段整体受开采沉降影响较小,但在张屯矿西北侧、白庄矿和中马村矿内存在较高形变风险区域,需要对其进行持续监测以预防潜在沉陷灾害。本文提出的基于形变信息的风险指标具有良好的指示性,能够为南水北调灾害风险评估提供科学依据。

关键词：遥感采空区 DS-InSAR 地表形变监测南水北调中线风险指标

洗衣废水影响纳米银团聚及溶解行为的关键因素研究进展

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日用化学工业（中英文） 2024年第7期54卷 844-852页

作者：谷秀君罗萍蔡承建杨德军蒋家超杨靖中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 中国矿业大学江苏省资源与环境信息工程重点实验室江苏徐州221116 江苏省徐州环境监测中心江苏徐州221000

纳米银因卓越的抗菌性能被广泛用于纺织品生产中。然而,在纺织品洗涤过程中,大量的纳米银会释放并进入到洗衣废水中。不同的洗涤条件决定了释放出的纳米银的团聚及溶解行为,进而影响后续环境过程并对水生生物及生态系统产生负面影响。... 详细信息

纳米银因卓越的抗菌性能被广泛用于纺织品生产中。然而,在纺织品洗涤过程中,大量的纳米银会释放并进入到洗衣废水中。不同的洗涤条件决定了释放出的纳米银的团聚及溶解行为,进而影响后续环境过程并对水生生物及生态系统产生负面影响。为探究不同洗涤条件对纳米银团聚及溶解行为的具体影响,降低纳米银所带来的环境风险,文章归纳了国内外相关研究文献,在分析洗衣废水特点的基础上,讨论了废水中洗涤剂种类、光照、pH值、离子强度等条件对纳米银团聚及溶解行为的单独或联合作用与影响机理,并根据机理提出了减小纳米银生物毒性的建议,包括减少洗涤过程中纳米银的释放及洗衣废水处理方法的改善,最后对洗衣废水中纳米银未来的研究方向进行展望,提出了后续研究建议。

关键词：洗衣废水纳米银团聚溶解机理

融合区域生长的DS-InSAR相位优化与应用

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第2期49卷 216-224页

作者：杜玉玲闫世勇张豪磊赵峰仇春平自然资源部国土环境与灾害监测重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 甘肃省地矿局第三地质矿产勘查院甘肃兰州730050

常规时序合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术应用于矿区地表形变监测时存在监测点少且分布不均等不足,难以全面反映采空区地表变形特征,而分布式目标受时空失相干等因素的影响相位稳定性较差,... 详细信息

常规时序合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术应用于矿区地表形变监测时存在监测点少且分布不均等不足,难以全面反映采空区地表变形特征,而分布式目标受时空失相干等因素的影响相位稳定性较差,因此开展分布式目标相位优化是融合分布式目标时序InSAR形变监测的关键步骤。针对当前分布式目标相位优化中存在的空间连续性约束不足问题,提出了融合区域生长的分布式目标相位优化方法,开展时间和空间联合约束下的分布式目标相位优化,实现复杂地表环境下的精细化地表形变信息获取,并以潘安湖区域为例对分布式目标相位的优化效果进行了定性和定量分析。在此基础上,以该方法和Sentinel-1数据开展了徐州市废弃矿区2018-05—2020-05的地表形变监测,并利用连续运行参考站和裸露基岩验证了该方法的精度和可靠性。结果表明,分布式目标相位时空二维优化方法能够有效减小相位噪声影响,有助于城市废弃矿区地表形变监测。

关键词：区域生长合成孔径雷达干涉测量分布式目标相位优化废弃矿区地表形变

典型铅锌矿区土壤重金属含量高光谱反演模型研究

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光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1740-1750页

作者：吴艳花赵恒谦毛继华金倩王雪飞李美钰中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 煤炭资源与安全开采国家重点实验室(中国矿业大学) 北京100083 河北省地质实验测试中心河北保定071051 河北省矿产资源与生态环境监测重点实验室河北保定071051

矿区开采造成的土壤重金属污染严重影响作物产量、引发人体疾病;有效预防土壤重金属污染对健康的损害非常重要。高光谱快速、动态获取地物连续光谱信号的特点,为发展基于遥感的土壤重金属含量监测提供了新的思路。针对河北省涞源县典型... 详细信息

矿区开采造成的土壤重金属污染严重影响作物产量、引发人体疾病;有效预防土壤重金属污染对健康的损害非常重要。高光谱快速、动态获取地物连续光谱信号的特点,为发展基于遥感的土壤重金属含量监测提供了新的思路。针对河北省涞源县典型铅锌矿区,实地采集矿区及周边土壤样本,基于SVC HR-1024i地物光谱仪(350~2500 nm)获取土壤光谱反射率,通过对光谱数据进行平滑、一阶导数、多元散射校正、标准正态变换、多元散射校正后一阶导数、标准正态变换后一阶导数六种光谱数据组合变换,使用差值指数、比值和归一化方法从六种预处理数据中提取光谱指数,通过实验室化学测试分析得到土壤重金属镉、铅、锌含量,对不同重金属元素使用不同光谱变换方式进行预处理,得到不同类型重金属元素的最优光谱变换方式。采用差值指数、比值指数和归一化植被指数,提取不同光谱指数下的最优波段组合,从而得到用于不同重金属元素建模使用的最优自变量。基于随机森林和偏最小二乘回归法分别构建重金属元素反演模型。研究表明,通过对光谱数据预处理,可以有效地降低噪声,增强光谱特征。从结果来看,经过预处理后光谱数据与重金属含量相关性有所提高。对不同重金属元素建模选择对其最优的光谱指数自变量,增加了反演建模的有效特征。对三种重金属镉、铅、锌利用随机森林算法和偏最小二乘回归法建立预测模型,最优模型的R 2分别达到了0.90、0.91、0.84,证实了该方法的有效性。该研究可为铅锌矿区土壤重金属含量反演建模提供依据,为矿区土壤重金属含量检测提供方法参考。

关键词：矿区重金属污染光谱变换光谱指数反演模型

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黑臭水体沉积物中新型溴代阻燃剂的污染特征

中国环境科学 2024年第7期44卷 3945-3954页

作者：黄晨晨曾艳红管克兰刘银娥鲁祺鸿汪善全罗孝俊麦碧娴中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室与广东省资源环境利用与保护重点实验室广东广州510640 中山大学环境科学与工程学院广东广州510006

测定了中国74个城市的173条黑臭水体沉积物中6种新型溴代阻燃剂(NBFRs)的污染现状.结果表明,十溴二苯乙烷(DBDPE)是沉积物中主要的NBFRs,其浓度范围为未检出~603.76ng/g干重,平均浓度占比高达(99.49±0.82)%;六溴苯(HBB)和五溴甲苯(PBT... 详细信息

测定了中国74个城市的173条黑臭水体沉积物中6种新型溴代阻燃剂(NBFRs)的污染现状.结果表明,十溴二苯乙烷(DBDPE)是沉积物中主要的NBFRs,其浓度范围为未检出~603.76ng/g干重,平均浓度占比高达(99.49±0.82)%;六溴苯(HBB)和五溴甲苯(PBT)占比较低.NBFRs的组成符合其在中国的生产和使用情况.尽管DBDPE、HBB和PBT均在不同城市间具有显著的浓度差异,但是总体呈现东部高(华南、华东和东北地区)、西部低(西北和西南地区)的分布格局,各地区的产业结构和城市化率是控制其空间分布的重要因素.DBDPE作为多溴联苯醚十溴工业品(BDE209)的替代品,其在沉积物中的浓度仍普遍低于BDE209,且DBDPE/BDE209比值与各城市的生产总值和工业产值呈显著的负相关关系.生态风险评价表明黑臭水体沉积物中DBDPE、HBB和PBT均不足以对水生生物造成暴露风险.

关键词：城市黑臭水体表层沉积物新型溴代阻燃剂污染特征生态风险评估

基于InSAR技术的天津局部地表沉降特征分析

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测绘通报 2024年第2期 74-79页

作者：张倩马悦周洪月闫世勇中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 自然资源部国土环境与灾害监测重点实验室江苏徐州221116 天津市测绘院有限公司天津300041

天津是我国地面沉降最严重的地区之一。本文基于融合分布式的DS-InSAR技术处理了2021年1月—2023年6月的58景Sentinel-1A数据,获取了天津南部地区最新地表形变特征;并结合土地覆盖和水文地质等信息,开展了天津市典型沉降成因分析。结果... 详细信息

天津是我国地面沉降最严重的地区之一。本文基于融合分布式的DS-InSAR技术处理了2021年1月—2023年6月的58景Sentinel-1A数据,获取了天津南部地区最新地表形变特征;并结合土地覆盖和水文地质等信息,开展了天津市典型沉降成因分析。结果表明:①天津地面沉降分布差异性较大,不均匀沉降特征明显,西南部地区为沉降重灾区,最大沉降速率达85.2 mm/a;②天津地面沉降与地下水过度开采、地面载荷增加及地质构造密切相关。该研究可为天津市地质灾害防治提供数据支撑和决策依据。

关键词： DS-InSAR D-InSAR 天津地面沉降特征分析

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基于Hill函数的动态沉陷预测模型研究

煤炭工程 2024年第10期56卷 260-267页

作者：蒋乾杨向升郭广礼华祥张晓曼陈延康通用技术集团工程设计有限公司山东济南250031 中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

针对塌陷地动态治理亟需解决地面动态沉陷精准预测这一问题,采用理论分析和实测研究相结合的方法,从分析地面点动态沉陷过程为入手,明确了地面点动态沉陷过程中下沉量、下沉速度和下沉加速的变化规律,在此基础上,建立了符合地面点动态... 详细信息

针对塌陷地动态治理亟需解决地面动态沉陷精准预测这一问题,采用理论分析和实测研究相结合的方法,从分析地面点动态沉陷过程为入手,明确了地面点动态沉陷过程中下沉量、下沉速度和下沉加速的变化规律,在此基础上,建立了符合地面点动态沉陷演化过程的基于Hill函数的动态沉陷预测模型,并采用济三煤矿5316工作面、东滩煤矿3307工作面和义能煤矿CG1301工作面的地表沉陷实测资料对模型进行了验证,验证表明各案例的相对中误差均可控制在3%以内,说明此模型能够很好的实现地面点的动态沉陷预测。

关键词：开采沉陷动态预测塌陷地时间函数动态治理